第2章-電力電子器件的輔助電路

12.1電力電子器件的驅(qū)動(dòng)電路2.2電力電子器件的緩沖電路2.3電力電子器件的保護(hù)電路2.4電力電子器件的串聯(lián)與并聯(lián)本章小結(jié)第2章電力電子器件的輔助電路22.1.1

概述2.1.2

晶閘管門極觸發(fā)電路2.1.3

可關(guān)斷晶閘管（GTO）門極觸發(fā)電路2.1.4

電力晶體管（GTR）基極驅(qū)動(dòng)電路2.1.5

電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管（PowerMOSFET)柵極驅(qū)動(dòng)電路2.1.6

絕緣柵極雙極性晶體管（IGBT）柵極驅(qū)動(dòng)電路2.1

電力電子器件的驅(qū)動(dòng)電路32.1.1

概述■驅(qū)動(dòng)電路

◆是電力電子主電路與控制電路之間的接口?！袅己玫尿?qū)動(dòng)電路使電力電子器件工作在較理想的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，縮短開(kāi)關(guān)時(shí)間，減小開(kāi)關(guān)損耗。

◆對(duì)裝置的運(yùn)行效率、可靠性和安全性都有重要的意義。◆一些保護(hù)措施也往往設(shè)在驅(qū)動(dòng)電路中，或通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)?！鲵?qū)動(dòng)電路的基本任務(wù)

◆按控制目標(biāo)的要求給器件施加開(kāi)通或關(guān)斷的信號(hào)。

◆對(duì)半控型器件只需提供開(kāi)通控制信號(hào)；對(duì)全控型器件則既要提供開(kāi)通控制信號(hào)，又要提供關(guān)斷控制信號(hào)?！鲵?qū)動(dòng)電路還要提供控制電路與主電路之間的電氣隔離環(huán)節(jié)，一般采用光隔離或磁隔離。42.1.1

概述52.1.2

晶閘管門極觸發(fā)電路62.1.3可關(guān)斷晶閘管（GTO）門極觸發(fā)電路圖2-6GTO門極驅(qū)動(dòng)電路72.1.4電力晶體管（GTR）基極驅(qū)動(dòng)電路圖2-8GTR基極驅(qū)動(dòng)電路常用集成驅(qū)動(dòng)模塊：UAA4002、HL201A/HL202A等82.1.5電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管（PowerMOSFET)柵極驅(qū)動(dòng)電路常用集成驅(qū)動(dòng)模塊：IR2110/IR2115/IR2130、FA5310/FA5311等92.1.6絕緣柵極雙極性晶體管（IGBT）柵極驅(qū)動(dòng)電路圖2-12EXB841電路原理圖常用集成驅(qū)動(dòng)模塊：EXB850/EXB851、EXB840/EXB841等102.2

電力電子器件的緩沖電路■緩沖電路又稱為吸收電路，其作用是抑制電力電子器件的內(nèi)因過(guò)電壓、du/dt或者過(guò)電流和di/dt，減小器件的開(kāi)關(guān)損耗?！龇诸?/p>

◆分為關(guān)斷緩沖電路和開(kāi)通緩沖電路

?關(guān)斷緩沖電路：又稱為du/dt抑制電路，用于吸收器件的關(guān)斷過(guò)

電壓和換相過(guò)電壓，抑制du/dt，減小關(guān)斷損耗。

?開(kāi)通緩沖電路：又稱為di/dt抑制電路，用于抑制器件開(kāi)通時(shí)的

電流過(guò)沖和di/dt，減小器件的開(kāi)通損耗。

?復(fù)合緩沖電路：關(guān)斷緩沖電路和開(kāi)通緩沖電路結(jié)合在一起?！暨€可分為耗能式緩沖電路和饋能式緩沖電路

?耗能式緩沖電路：緩沖電路中儲(chǔ)能元件的能量消耗在其吸收電

阻上。?饋能式緩沖電路：緩沖電路能將其儲(chǔ)能元件的能量回饋給負(fù)載

或電源，也稱無(wú)損吸收電路。

112.2

電力電子器件的緩沖電路圖2-15關(guān)斷緩沖電路122.3

電力電子器件的保護(hù)電路■過(guò)電壓及其保護(hù)◆電路產(chǎn)生過(guò)電壓的原因有：

（1）外部原因主要是電網(wǎng)劇烈波動(dòng)、雷擊及干擾；（2）內(nèi)部原因主要是電路狀態(tài)變化時(shí)積聚的電磁能量不能及時(shí)消散?！羝渲饕憩F(xiàn)為兩種類型：（1）器件開(kāi)、關(guān)引起的沖擊過(guò)電壓；（2）雷擊或其它外來(lái)干擾引起的浪涌過(guò)電壓?！粢种七^(guò)電壓的方法：（1）用非線性元件（硒堆、壓敏電阻）限制過(guò)電壓的幅度；（2）用電阻消耗產(chǎn)生過(guò)電壓的能量；（3）用儲(chǔ)能元件吸收產(chǎn)生過(guò)電壓的能量。132.3

電力電子器件的保護(hù)電路補(bǔ)充圖壓敏電阻的伏安特性圖2-22晶閘管阻容吸收電路142.3

電力電子器件的保護(hù)電路圖2-21交流側(cè)阻容吸收電路152.3

電力電子器件的保護(hù)電路■過(guò)電流及其保護(hù)◆產(chǎn)生過(guò)電流的原因常見(jiàn)有以下幾個(gè)方面。

（1）電網(wǎng)電壓波動(dòng)過(guò)大，使流過(guò)晶閘管的電流隨電源增加而超過(guò)額定值；

（2）內(nèi)部管子損壞或觸發(fā)電路故障，造成相鄰橋臂上的晶閘管導(dǎo)通，引起兩相電源短路；

（3）整流電路直流輸出側(cè)短路、逆變電路因換流失敗而引起逆變失敗，均可引起很大短路電流。（4）可逆?zhèn)鲃?dòng)環(huán)流過(guò)大、控制系統(tǒng)故障，可使晶閘管過(guò)電流。

162.3

電力電子器件的保護(hù)電路圖2-22過(guò)電流保護(hù)措施及配置位置◆過(guò)電流分過(guò)載和短路兩種情況。

◆快速熔斷器、直流快速斷路器和過(guò)電流繼電器是較為常用的措

施，一般電力電子裝置均同時(shí)采用幾種過(guò)電流保護(hù)措施，以提

高保護(hù)的可靠性和合理性。17

2.4電力電子器件的串聯(lián)與并聯(lián)■晶閘管的串聯(lián)◆當(dāng)晶閘管的額定電壓小

于實(shí)際要求時(shí)，可以

用兩個(gè)以上同型號(hào)器

件相串聯(lián)?！艟чl管串聯(lián)使用時(shí)，必

須采取均壓措施。圖2-26晶閘管串聯(lián)后的反向電壓圖2-27晶閘管串聯(lián)均壓電路18

2.4電力電子器件的串聯(lián)與并聯(lián)■晶閘管的并聯(lián)◆當(dāng)晶閘管的額定電流小

于實(shí)際要求時(shí)，可以用

兩個(gè)以上同型號(hào)器件相

并聯(lián)。圖2-28晶閘管并聯(lián)時(shí)的電流分配圖2-33晶閘管并聯(lián)均流電路◆晶閘管并聯(lián)使用時(shí)，必須采取

均流措施。

◆當(dāng)需要同時(shí)串聯(lián)和并聯(lián)晶閘管時(shí)，

通常采用先串后并的方法聯(lián)接。

19

本章小結(jié)■主講了晶閘管觸發(fā)電路、典型全控型器件驅(qū)動(dòng)電路、全控型器件的緩沖電路、晶閘管的過(guò)電壓及過(guò)電流保護(hù)和晶閘管的串聯(lián)與并聯(lián)?！霰菊乱c(diǎn)◆在驅(qū)動(dòng)電路中實(shí)現(xiàn)電力電子主電路和控制電路電氣隔離的基本方法?！舾鞣N全控型器件因?qū)ê完P(guān)斷機(jī)理不同，其驅(qū)動(dòng)電路也有很大差別。GTR、GTO為電流型控制器件，功率MOSFET、IGBT為電壓